一种高导热微型器件的制备方法技术

本申请提供了一种高导热微型器件的制备方法，其解决了现有微型器件导热性不理想的技术问题；包括：(1)根据器件尺寸和微结构定制化设计3D打印模型，并将3D打印模型导入3D打印机中，设置打印参数；(2)将3D打印浆料加入3D打印机中进行打印，获得导热器件模型；(3)将导热器件模型置于紫外灯下进行光固化反应，固化时间为10

【技术实现步骤摘要】
一种高导热微型器件的制备方法


[0001]本申请涉及一种高导热微型器件，更具体地说，是涉及一种高导热微型器 件的制备方法。

技术介绍

[0002]导热性是当今电子产品首要解决的问题，随着电子产品的小型化和集成化， 其功耗和发热量也越来越大，因此如何快速的将电子元器件产生的热量及时排 出就成为了重要的问题。
[0003]高导热有机硅树脂复合材料是一种能够应用于电子封装领域和设备热管理 的材料，由高导热填料和有机硅树脂两类组分构成。其中，具有高本征热导率 的金属颗粒、金属氧化物和陶瓷颗粒通常作为导热填料被共混于有机硅树脂中， 以提高整体复合材料的热导率。但是，由于导热填料颗粒共混分散过程中被有 机硅树脂彼此阻隔，形成弥散分布，难以形成导热网络，故而复合材料的整体 热导性能在较低的导热填料含量下难以显著提高。而过高的填料含量虽然能够 使填料颗粒之间彼此充分接触，形成一定的导热网络，但是，由此引起的填料 和有机硅树脂之间的界面缺陷会显著降低复合材料的力学性能和可加工性。因 此构建导热网络对导热材料的导热性能是非常重要的。
[0004]石墨烯具有超高的本征热导率(4800
‑
5300W/(m
·
K))受到广泛关注，可以被 应用于电子封装及热管理领域。同时，石墨烯作为典型的二维材料，具有超高 的径厚比和力学性能，彼此之间能够轻易地自组装成网络结构。因此被用于增 强材料的力学性能和导热性能。根据文献报道，通过将石墨烯构建为气凝胶或 者多孔骨架，并制备成复合材料，可以有效提高材料的热导率。然而，目前的 制备方法得到的石墨烯导热结构，是无序多孔的，力学性能差，而且制备繁琐， 成本高昂。因此，需要对石墨烯导热结构进行合理形态设计，增强结构力学性 能，减少材料缺陷，以满足高性能导热复合材料的工业应用需求。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本申请采用的技术方案是：提供一种高导热微型器件的 制备方法，包括：
[0006](1)根据器件尺寸和微结构定制化设计3D打印模型，并将3D打印模型 导入3D打印机中，设置打印参数；
[0007](2)将3D打印浆料加入3D打印机中进行打印，获得导热器件模型；
[0008](3)将导热器件模型置于紫外灯下进行光固化反应，固化时间为10
‑
60分 钟；
[0009](4)将步骤(3)得到的导热器件模型在室温条件下干燥24h；
[0010](5)将步骤(4)得到的导热器件模型放到水热反应釜中进行水热反应；
[0011](6)将步骤(5)得到的导热器件模型浸入高分子溶液中进行浸渍处理， 浸渍时间为12
‑
24h，取出后吸干表面的高分子，干燥后获得导热器件。
[0012]优选地，步骤(2)中，3D打印浆料主要由以下重量份的组份组成：氧化 石墨烯30
‑
60份、石墨烯5
‑
20份、金属粉5
‑
20份、碳纳米管5
‑
20份、丙烯酰 胺5
‑
20份、交联剂0.01
‑
0.1份和光引发剂0.01
‑
0.1份。
[0013]优选地，步骤(5)中，水热反应的温度为120
‑
200℃，水热时间为3
‑
24 小时。
[0014]优选地，步骤(6)中，高分子溶液为聚氨酯溶液、聚四氟乙烯溶液、聚乙 烯溶液或聚苯胺溶液。
[0015]优选地，交联剂为亚甲基双丙烯酰胺。
[0016]优选地，光引发剂为I2959。
[0017]优选地，步骤(1)中，设置打印参数指，对3D打印机固有参数进行设置。
[0018]本专利技术的有益效果，采用3D打印工艺，能够实现结构的优化设计和精准 制备，最大程度的提高导热性能。与传统制备工艺相比，解决了材料切削浪费、 模具设计复杂，加工周期长等问题，降低了生产成本。并且，在3D打印过程 中，由于挤出力的作用，浆料中的石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管会自发的沿 打印方向形成取向性，提高了器件的和导热能力。
[0019]本专利技术先通过丙烯酰胺发生的聚合光固化反应，产生水不溶性的聚丙烯酰 胺，对导热器件提供早期的形状维持作用。随后的水热反应中，氧化石墨烯发 生自组装作用形成还原氧化石墨烯网络，而内部的石墨烯、碳纳米管和金属颗 粒发挥填充作用和连接作用，在器件内部形成了多点多界面连接，极大地提高 了器件的导热性能。最后将导热器件浸入高分子溶液中进行浸渍处理，高分子 填充导热器件内部和表面的孔隙，提高导热器件的密实度和导热性能。上述效 果协同增效使得，器件的导热性能大幅提升。
具体实施方式
[0020]为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白， 以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具 体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0021]现对本申请实施例提供的高导热微型器件的制备方法进行说明。
[0022]3D打印技术是以数字模型文件为基础，通过挤出方式逐层打印来构建物 体，具有加工精度高、微结构可调控等优势，适合加工制备微型化器件。
[0023]所述高导热微型器件的制备方法，借助3D打印技术，可以实现材料的结 构优化设计和精准制备，设计导热结构不仅能够提供导热通道，更能够借助3D 打印技术，可以实现材料的结构优化设计和精准制备，设计导热结构不仅能够 提供导热通道，更能够强化自身的结构，相比于分散分布地导热填料对复合材 料的导热和力学性能的提升更有效。强化自身的结构，相比于分散分布地导热 填料对复合材料的导热和力学性能的提升更有效。具体包括以下步骤：
[0024](1)根据器件尺寸和微结构定制化设计3D打印模型，并将3D打印模型 导入3D打印机中，设置打印参数；
[0025](2)将3D打印浆料加入3D打印机中进行打印，并打到打印板上，获得 导热器件模型；
[0026](3)将导热器件模型置于紫外灯下进行光固化反应，固化时间为10
‑
60分 钟，产生水不溶性的物质，以保持3D打印丝的形态，保证水热反应前期不溃 散；
[0027](4)将步骤(3)得到的导热器件模型在室温条件下干燥24h，并从打印 板上取出；
[0028](5)将步骤(4)得到的导热器件模型放到水热反应釜中进行水热反应； 此时，3D打印浆料中的氧化石墨烯发生还原反应，变为还原氧化石墨烯，并且 还原氧化石墨烯会发生自排列和聚合，在打印丝内部形成还原氧化石墨烯网络， 取出后室温干燥；
[0029](6)将步骤(5)得到的导热器件模型浸入高分子溶液中进行浸渍处理， 浸渍时间为12
‑
24h，取出后用吸水纸吸干表面的高分子，干燥后获得导热器件。
[0030]一方面，高分子可以填充导热器件内部的孔隙，提高导热器件内的密实度， 提高材料的导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高导热微型器件的制备方法，其特征在于，包括：(1)根据器件尺寸和微结构定制化设计3D打印模型，并将3D打印模型导入3D打印机中，设置打印参数；(2)将3D打印浆料加入3D打印机中进行打印，获得导热器件模型；(3)将导热器件模型置于紫外灯下进行光固化反应，固化时间为10
‑
60分钟；(4)将步骤(3)得到的导热器件模型在室温条件下干燥24h；(5)将步骤(4)得到的导热器件模型放到水热反应釜中进行水热反应，取出后室温干燥；(6)将步骤(5)得到的导热器件模型浸入高分子溶液中进行浸渍处理，浸渍时间为12
‑
24h，取出后吸干表面的高分子，干燥后获得导热器件。2.如权利要求1所述的高导热微型器件的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述3D打印浆料主要由以下重量份的组份组成：氧化石墨烯30
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60份、石墨烯5
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20份、金属粉5
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【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，刘康，朱强，王传杰，陈刚，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：